目前，数字信号处理广泛应用于通信、雷达、声纳、语音与图像处理等领域，信号处理算法理论己趋于成熟，但其具体硬件实现方法却值得探讨。FPGA是近年来广泛应用的超大规模、超高速的可编程逻辑器件，由于其具有高集成度、高速、可编程等优点，大大推动了数字系统设计的单片化、自动化，缩短了单片数字系统的设计周期、提高了设计的灵活性和可靠性，在超高速信号处理和实时测控方面有非常广泛的应用。本文对FPGA的数据采集与处理技术进行研究，基于FPGA在数据采样控制和信号处理方面的高性能和单片系统发展的新热点，把FPGA作为整个数据采集与处理系统的控制核心。主要研究内容如下： FPGA的单片系统研究。针对数据采集与处理，对FPGA进行选型，设计了基于FPGA的单片系统的结构。把整个控制系统分为三个部分：多通道采样控制模块，数据处理模块，存储控制模块。 多通道采样控制模块的设计。利用4片AD7506和一片AD7862对64路模拟量进行周期采样，分别设计了通道选择控制模块和A/D转换控制模块，并进行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采样控制。 数据处理模块的设计。FFT算法在数字信号处理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件实现结构，提出了用FPGA实现FFT的一种设计思想，给出了总体实现框图。分别设计了旋转因子复数乘法器，碟形运算单元，存储器，控制器，并分别进行了仿真。重点设计实现了FFT算法中的蝶形处理单元，采用了一种高效乘法器算法设计实现了蝶形处理单元中的旋转因子乘法器，从而提高了蝶形处理器的运算速度，降低了运算复杂度。理论分析和仿真结果表明，状态机控制器成功地对各个模块进行了有序、协调的控制。 存储控制模块的设计。利用闪存芯片K9K1G08UOA对采集处理后的数据进行存储，设计了FPGA与闪存的硬件连接，设计了存储控制模块。 本文对FFT算法的硬件实现进行了研究，结合单片系统的特点，把整个系统分为多通道采样控制模块，数据处理模块，存储控制模块进行设计和仿真。设计采用VHDL编写程序的源代码。仿真测试结果表明，此FPGA单片系统可完成对实时信号的高速采集与处理。
上传时间： 2013-04-24
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随着移动终端、多媒体、Internet网络、通信，图像扫描技术的发展，以及人们对图象分辨率，质量要求的不断提高，用软件压缩难以达到实时性要求，而且会带来因传输大量原始图象数据带来的带宽要求，因此采用硬件实现图象压缩已成为一种必然趋势。而熵编码单元作为图像变换，量化后的处理环节，是图像压缩中必不可少的部分。研究熵编解码器的硬件实现，具有广阔的应用背景。本文以星载视频图像压缩的硬件实现项目为背景，对熵编码器和解码器的硬件实现进行探讨，给出了并行熵编码和解码器的实现方案。熵编解码器中的难点是huffman编解码器的实现。在设计并行huffman编码方案时通过改善Huffman编码器中变长码流向定长码流转换时的控制逻辑,避免了因数据处理不及时造成数据丢失的可能性，从而保证了编码的正确性。而在实现并行的huffman解码器时，解码算法充分利用了规则化码书带来的码字的单调性，及在特定长度码字集内码字变化的连续性，将并行解码由模式匹配转换为算术运算，提高了存储器的利用率、系统的解码效率和速度。在实现并行huffman编码的基础上，结合针对DC子带的预测编码，针对直流子带的游程编码，能够对图像压缩系统中经过DWT变换，量化，扫描后的数据进行正确的编码。同时，在并行huffman解码基础上的熵解码器也可以解码出正确的数据提供给解码系统的后续反量化模块，进一步处理。在本文介绍的设计方案中，按照自顶向下的设计方法，对星载图像压缩系统中的熵编解码器进行分析，进而进行逻辑功能分割及模块划分，然后分别实现各子模块，并最终完成整个系统。在设计过程中，用高级硬件描述语言verilogHDL进行RTL级描述。利用了Altera公司的QuartusII开发平台进行设计输入、编译、仿真，同时还采用modelsim仿真工具和symplicity的综合工具，验证了设计的正确性。通过系统波形仿真和下板验证熵编码器最高频率可以达到127M，在62.5M的情况下工作正常。而熵解码器也可正常工作在62.5M，吞吐量可达到2500Mbps，也能满足性能要求。仿真验证的结果表明：设计能够满足性能要求，并具有一定的使用价值。
上传时间： 2013-05-19
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视频监控系统是一个集计算机的交互性、多媒体信息的综合性、通信的分布性和监控的实时性等技术于一体的综合系统。随着网络带宽，计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控进入了全数字化的网络时代。视频监控系统的核心功能主要包括两大部分，一是视频图像采集和压缩处理，一是图像数据的传输。系统的主要硬件模块分为监控终端和监控控制终端两个部分。 本文设计并实现了一种基于ARM和嵌入式Linux的视频监控系统，该系统主要实现了视频图像的采集压缩和图像数据流基于RTP协议的传输。本系统的核心硬件平台采用韩国SamSung公司的S3C2410微处理器，ARM端作为视频监控终端，PC机作为监控控制终端。ARM端主要承载了图像采集、编码和对图像数据进行RTP打包并传输的功能，PC端主要承载的功能是图像数据的接收、显示和对监控终端的控制、访问。 在视频图像采集和压缩处理部分，利用Video for Linux提供的接口函数，实现了利用摄像头采集图像的过程，并设计实现了V4L视频采集及压缩模块，设计了系统JEPG图像采集和压缩模块和MPEG-4图像采集和压缩模块的具体编程流程和实现过程，并实现了基于这两种编码方式的视频压缩。用Visual C++实现了用户控制终端，可对应JPEG和MPEG-4两种编码方式进行解码并显示。 在图像数据的传输部分，系统采用了RTP协议作为视频数据流传输协议，并实现了视频数据在局域网内的实时性传输。移植了现在比较常用的JRTPLIB源码库，为RTP的实现提供了可调用的库函数，按照MPEG-4数据流的RTP封装格式和流程，设计实现了RTP编程。 最后对系统的功能和性能进行了测试。测试结果显示MPEG-4在保证与JPEG相当的图像质量时，大大减少了传输的数据量。同时，使用RTP协议进行传输，保证了系统的实时性，也保证了图像的传输质量。
上传时间： 2013-07-12
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抽油机井工况监测是石油生产过程中非常重要的环节，可以为油井提高泵效、高效管理提供可靠依据。随着石油工业的迅速发展，传统的人工操作远远不能满足现代化石油生产的要求。将远程监测系统应用于油井工况监测，可以降低工人劳动强度，提高生产效率和油田管理水平。针对目前已有油井工况监测系统存在的不足，本文研制出一种集计算机技术、电子技术和通信技术于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油机井工况远程监测系统。 示功图是常用的用于判断抽油机井工作状况的方法，它是抽油机光杆在作往复运动的一个周期中，光杆相对位移与载荷的对应关系曲线。传统的利用拉线位移传感器获取位移的方式，不能实现长期连续的监测。本系统采用加速度传感器作为冲次传感器，获取每个周期的起始点，再利用拉线位移传感器对一个周期中按时间等分的点的位移进行标定，既解决了拉线位移不能长期连续监测的问题，又保证了位移的精度。 本系统由工况传感器、数据中继单元、数据中心和手持机四部分组成。安装在抽油井上的工况传感器定时获取并存储示功图数据，定时将数据发送到数据中继单元。由数据中继单元将多个工况传感器的示功图数据集中后，通过远程网络传送到数据中心。数据中心实现对所有示功图数据的存储、查询、分析和打印，并可以通过网络实现数据共享。手持机用于对工况传感器进行设置和标定，并可以现场获取示功图。 硬件电路采用低功耗设计方法，使用低电压、低功耗的基于ARM7内核的LPC2138/2148微处理器及微功率无线数传模块，将硬件电路功耗降到最低。采用SD卡作为存储器，增加了数据存储容量和数据可靠性。采用单轴加速度传感器ADXL105作为冲次传感器，具有高精度、低功耗、高可靠性的优点。CDMA模块采用基于CDMA1X数据通信网络的H7710，组成高速、永远在线、透明数据传输的数据通信网络。 软件设计遵循模块化设计思想，既考虑到各模块功能的实现，又兼顾了系统总体的协调性。本系统软件由工况传感器软件、手持机软件、数据中继单元软件及数据中心软件四部分组成。工况传感器软件、手持机软件和数据中继单元软件由ADS集成开发环境编写，并由AXD仿真调试器生成可执行代码，最后通过EasyJTAG仿真器下载到微处理器芯片中。数据中心运行于服务器/客户机工作模式，使用SQL Server数据库。数据中心处理软件由Visual Basic6．0编写，运行于Windows操作系统中。 通讯网络由无线数传网络和CDMA网络组成，工况传感器与数据中继单元组成无线数传网络，采用ISM工作频段，实现近距离无线通讯。数据中继单元作为无线数传网络的中心节点，通过CDMA网络与数据中心通信处理机相联，实现数据的远程传输。 本系统首次利用加速度传感器与拉线位移传感器相结合的方式，实现抽油井工况长期连续监测，提高了整个系统的可靠性；利用ARM单片机作为微处理器，低功耗电路设计，低功耗工作模式，延长了电池的寿命；无线数传网络与CDMA网络相结合，兼具无线数传网络与CDMA网络的优点，降低了整个系统的安装和运行费用；数据中心采用服务器/客户机工作模式，便于用户共享数据。目前该系统的各部分均经过硬件、软件及运行测试，已经在油田试运行。运行结果表明，该系统性能完善，运行可靠，安装及维护简便，取得了较好的效果。
上传时间： 2013-07-12
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shapefile 格式的电子海图数据通常采用文件系统存储，难以保证数据的安全性、一致性、完整性，且数据访问效率低。本文在认真分析shapefile 格式的电子海图数据组织结构基础上，研究并提
上传时间： 2013-07-20
上传用户：ynwbosss
温室技术是我国实现农业信息化的重要环节，温度是温室中的重要环境参数。实时控制是指在规定的时间内，系统必须做出相应的响应，是现代温室控制发展的更高要求。随着精细农业的发展，传统的大棚已经不能满足现代高精度、快速采集及响应的要求，由于温度的滞后性和难调控性，温度实时控制一直是温室控制的一大难题。 本课题整合了CPID与ARM的优点，提出运用CPID硬件来实现数据采集，移植实时操作系统到ARM来实现复杂算法控制，采用高精度数字传感器DS18820，并设计出混合PID模糊控制器来实现温室的变温管理，这对于现代温室的智能化控制有着十分重要的实际意义。较传统温室，优点在于(1)它改变以往依靠单片机软件来实现传感器周期性采集，改用CPID硬件产生数字传感器所需的读写时序，这种“以硬代软”的方案实时性好，且大大避免了软件运行时的不稳定性、系统冗余等先天缺陷。(2)操作系统能实现多任务、多线程以及友好的人机界面。 试验以华中农业大学的华北型机械通风式连栋塑料温室为试验模型，选择了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片为目标板，以PC机为宿主机，设计了实时温度控制平台。 主要工作： (1)概述了温度实时测控的必要性并介绍了CPLD、ARM技术及嵌入式实时操作系统的发展。 (2)介绍了温度采集模块及CPLD与ARM通讯接口模块的设计。 (3)通过ARM存储模块、LCD显示模块、串口模块、Rt18019AS网口模块、uClinux操作系统模块等系统完成了本试验平台。 (4)介绍混合PID模糊控制算法并通过Simulink工具箱进行了仿真，得出混合PID模糊控制器较经典PID控制具有更快的动态响应、更小超调、抗干扰强的结论。 (5)最后，通过试验数据验证了整套系统实时采集的稳定性及可靠性，指出了本课题的不足之处和待改善的问题。
上传时间： 2013-04-24
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随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展，嵌入式系统成为了当前信息行业最热门的焦点之一。ARM以其高性能低功耗的特点成为目前主流的32位嵌入式处理器而在数码产品中广泛使用，随着数码相机的普及，数码相框产品得到推广，数码相框通过一个液晶的屏幕显示数码照片而非纸质照片，数码相框比普通相框更灵活多变，也给现在日益使用的数码相片一个新的展示空间。在嵌入式操作系统方面，uC/OS—Ⅱ凭借其小内核、多任务、丰富的系统服务、容易使用以及源码公开等特点被嵌入式系统开发者广泛用在各种嵌入式设备开发中。uC/FS嵌入式文件系统由于稳定性，可移植性以及与uC/OS—Ⅱ内核的相兼容被广泛用在基于uC/OS—Ⅱ的嵌入式系统开发中。NAND Flash存储器由于其大容量数据存储、高速存取速度、易于擦除和重写、功耗小等特点被广泛应用于便携式电子设备的数据存储、嵌入式系统的程序存储载体中。 本论文的硬件工作平台是艾科公司研发的数码相框芯片方案ARK1600，该平台集成了嵌入式系统设计所需的相关硬件模块。本论文的主要设计目标是在该平台上实现NAND Flash存储设备驱动的系统级方案，即在ARK1600平台上通过构建uC/OS—Ⅱ操作系统以及uC/FS文件系统来实现NAND Flash设备驱动挂接。本论文是在Windows环境下通过ARM ADS实现代码的编译，通过Multi—ICE进行前期调试以及USB—Debug进行后期的系统整合调试。 本论文的主要研究工作具体涉及以下三个的方面：首先研究了ARM相关构架以及uC/OS—Ⅱ操作系统的特点，并在此基础上移植uC/OS—Ⅱ操作系统到ARK1600平台，分析ARK1600硬件体系结构的基础上详细分析了BootLoader的相关概念，并重点阐述了NAND BootLoader程序设计与实现过程；其次在文件系统方面，本论文成功移植uC/FS嵌入式文件系统到ARK1600平台，在移植的过程中采用了动态文件缓冲区算法提高了该文件系统的数据传输效率；最后重点讨论了NAND Flash驱动在ARK1600的实现，主要分析了NAND Flash的数据存储结构，并从物理层，逻辑层和文件系统接口层三个方面具体分析了NAND Flash驱动程序的实现，并在NAND Flash逻辑层驱动实现时通过采用坏块处理表算法实现了NAND的磨损均衡问题。
上传时间： 2013-07-31
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将嵌入式系统接入Internet已经成为嵌入式系统未来的发展趋势，基于ARM嵌入式系统实现Internet技术在远程监控领域中的应用，为嵌入式系统和监控行业的发展起着积极推动的作用。 本文利用32位ARM微处理器和uClinux操作系统为核心的嵌入式开发技术实现嵌入式应用系统与Internet的结合，主要从嵌入式系统的硬件开发和软件开发两个方面介绍远程监控系统特定应用的实现。嵌入式系统的硬件平台是由ARM7TDMI体系结构的S3C44BOX微处理器和存储器模块、以太网接口模块、ADC模块等外围设备来构成。通过移植Bootloader和uClinux操作系统，开发以太网、ADC、RTC设备驱动程序以及嵌入式Web服务器、SMTP客户机、嵌入式网关等应用程序，完成系统的软件部分。其中，利用以太网驱动程序可实现嵌入式系统的独立接入Internet功能，执行ADC驱动程序可对设备进行控制完成数据采集任务。系统通过内嵌的Web服务器和公共网关接口CGI程序，实现与远程Web客户的交互，响应客户下达的各种监控命令，如上传采集的数据，修改设备参数，以及启动SMTP客户机发送E-mail等。 本文以远程监控应用的需求为出发点，以Web技术为主要手段，实现了嵌入式系统的网络化，完成了嵌入式设备的远程控制和访问功能，不仅符合嵌入式系统开发的特殊要求，而且对监控行业应用范围的扩展以及应用水平的提高有着重要意义。
标签： ARMuClinux 远程监控系统
上传时间： 2013-07-01
上传用户：hank
目前，嵌入式系统在工业控制和智能家电等众多领域得到了广泛的应用。但同时大量的嵌入式应用也对嵌入式设备的性能和功能提出了更高的要求。随着国内嵌入式应用领域的发展，ARM芯片以其高性能、低功耗、低成本的优势获得了广泛的重视和应用。嵌入式Linux是在标准Linux基础上，经过适当地简化(裁剪)，然后加入一些特定的功能，形成的一个精巧的、高效的、满足特定应用需求地专用(定制)操作系统，它具有用户可裁剪、可配置的特点。在各种嵌入式操作系统中，嵌入式Linux凭借其内核结构优良、功能强大、高性能、稳定性好以及源代码开放等方面的优势，成为了嵌入式系统领域应用中的技术热点。本论文设计了以嵌入式微处理器和嵌入式操作系统为核心的系统，并在这个平台上实现了应用软件，构建了一个嵌入式的数据采集和发布系统，可以对设备数据进行串口采集，并利用因特网进行发布和控制操作。 为了实现这些功能，本文选用了Cirrus Logic公司的EP9302(ARM920T)作为系统的核心，以源代码开放的经过裁剪配置的嵌入式Linux为软件平台，设计了应用软件的设备数据采集、数据分析、数据交换网关模块，实现了网页服务器GoAhead移植，并完成了GoAhead服务器支持的自己的ASP页面以及后台函数的编写，并在此基础上研究了系统为保证可靠性而采取的一些措施。在整个系统的设计过程中充分发挥了嵌入式Linux的可移植性好、源代码公开、开发成本低的优点，解决了软件移植和设计编写、提高系统可靠性等的一系列关键性问题。 本嵌入式系统采集平台的用途是实时采集被监控设备的当前运行状况信息，使用户能够远程通过网页浏览器及时掌握被监控设备的运行状况，在必要时刻根据需要能够对设备进行相关控制操作和设置相关运行参数，以便能够控制被监控设备的运行方式。本论文设计的嵌入式数据采集、发布系统可以在类似远程数据控制的系统中得到广泛应用。
上传时间： 2013-05-27
上传用户：kgylah
IEEE802旗下的无线网络协议引领了无线网络领域的新革命，其不断提升的速度优势满足了人们对于高速无线接入的迫切要求，在这其中，OFDM技术所起的作用不可小觑。随着FPGA、信号处理和通信技术的发展，OFDM的应用得到了长足的进步。在此情况下，以OFDM技术为核心实现数据传输的原型机系统显得应情应景而且必要。 本课题在深入理解OFDM技术的同时，结合相应的EDA工具对系统进行建模并基于IEEE802.11a物理层标准给出了一种OFDM基带传输的系统实现方案。整个设计采用目前主流的自顶向下的设计方法，由总体设计至详细设计逐步细化。 在系统功能模块的FPGA实现过程中，针对XilinxVirtex-Ⅱ芯片对各个模块进行了详细设计，通过采用双端口RAM、流水、乒乓结构等处理实现高速的同步的信道编码的功能模块；通过比较符号定时的不同算法，给出了基于MultiplierlessCorrelator的实现结构并给出了仿真波形图，验证了采用该算法后符号定时模块的资源耗费大大降低而功能却依然和基于乘法器的符号定时模块相当；通过对Viterbi算法进行简化，给出了(2，1，6)卷积码的4比特软判决Viterbi解码器的设计和实现。最后根据系统所选芯片XC2V3000给出了具有较高配置灵活性的基于SystemACE配置方案的FPGA的硬件原理图设计和PCB设计。 本文首先以无线局域网和IEEE802无线网络家族引出OFDM技术发展、研究价值及OFDM的优缺点，接下来从OFDM原理入手，简要说明了OFDM的基本要素以及目前的研究热点，之后在介绍完IEEE802.11a物理层标准的同时给出了本原型机系统的总体设计方案，并从硬件语言设计和FPGA硬件原理设计两方面给出了该系统的详细设计。 随着OFDM技术的普及以及未来通信技术对OFDM的青睐，相信本论文的工作对OFDM基带传输系统的原型设计和实现具有一定的参考价值。
上传时间： 2013-07-13
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